数据采集模拟量基本知识
模拟量传感数据采集的实训方法和步骤
模拟量传感数据采集的实训方法和步骤1. 引言模拟量传感器是一种用于测量实际物理量的传感器，例如温度、压力、湿度等。
模拟量传感器通常输出一个连续变化的电压或电流信号，因此需要采集和处理这些模拟量数据。
实训方法和步骤的探讨将有助于学生更好地理解和应用传感器技术，并提高其在实际工程项目中的实践能力。
2. 实训准备在进行模拟量传感数据采集的实训之前，需要进行一些准备工作，以确保实训的顺利进行。
2.1 设备准备•一台计算机：用于数据采集和处理。
•模拟量传感器：根据实训需求选择合适的传感器。
•信号调理模块：用于将模拟信号转换为数字信号，通常采用模数转换器。
•数据采集器：用于接收并记录模拟量数据。
2.2 软件准备•数据采集和处理软件：例如LabVIEW、MATLAB等，用于对采集到的数据进行处理和分析。
•数据采集接口：一般由设备提供商提供的软件接口，用于与数据采集器进行通信。
2.3 环境准备•实验室环境：确保实验室安全，并提供所需设备和材料。
•实验仪器校准：确保传感器和仪器的测量准确性。
3. 数据采集过程一般而言，模拟量数据采集的过程包括以下几个步骤：传感器连接、信号调理、数据采集和数据处理。
3.1 传感器连接第一步是将传感器与数据采集系统正确连接。
通常，传感器会产生一个模拟量信号，需要通过信号线连接到信号调理模块的输入端口。
确保连接正确并固定可靠，避免信号干扰。
3.2 信号调理模拟量信号通常需要经过信号调理模块进行处理，使其符合数据采集系统的输入要求。
主要包括以下几个方面： 1. 信号放大：有时候传感器输出的信号较小，需要经过放大才能达到数据采集系统的输入范围。
放大倍数需要根据具体传感器和应用而确定。
2. 信号滤波：在数据采集过程中，存在各种噪声源，例如电磁干扰和传感器本身的噪声。
信号滤波可以消除或减小这些噪声，以提高测量信号的准确性。
3. 信号线性化：某些传感器输出的模拟量信号不是线性的，需要进行线性化处理，使得输出信号与被测量之间保持一定的关系。
数据采集基础知识
A/D 转换器
n
总线 PCI总线 总线 总线
模拟 信号
+ _
A/D 转换器
n
数据 缓冲区
内存(Buffer) 内存
…
n
CPU
模拟 信号
+ _
A/D 转换器
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A/D基本定义 A/D基本定义
• 信号的频率
– 代表信号变化快慢的物理量 – 任何一种信号都可以转换成一组正弦波的迭加 – 不同的信号频率不同： 不同的信号频率不同：
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A/D转换过程 A/D转换过程
A/D转换时钟 A/D转换时钟
数字量输出
A/D转换器 A/D转换器
模拟量输入
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A/D转换过程--多路切换卡 A/D转换过程--多路切换卡 转换过程-1. 信号源控制 通道数 信号类型 (SE/DI) 信号范围 自动通道扫描
» » » » » » 语音：<4kHz 语音： 音乐： 音乐：<20kHz 超声： 超声：20kHz~xxMHz FM收音机：MHz 收音机： 收音机 雷达： 雷达：xGHz …
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信号与系统初步 (续)
• 信号的分类： 信号的分类：
on
信息
开/关信号 关信号
off t
状态 速率
t
数字量 脉冲队列 信号
10-
直流信号 模拟量 时域信号
plc采集模拟量中的最大值
plc采集模拟量中的最大值
要在PLC中采集模拟量的最大值，通常需要以下几个步骤：
1. 模拟量输入：首先，确保你的PLC有一个或多个模拟量输入模块。
这些模块将连续的模拟信号转换为PLC可以处理的数字值。
2. 数据采集：使用PLC编程语言（如Ladder Logic、Structured Text或Function Block Diagram等）编写程序，定期从模拟输入模块读取数据。
这些数据通常表示当前检测到的模拟量（例如温度、压力或流量等）。
3. 找出最大值：在每次读取模拟量数据后，将它与当前存储的最大值进行比较。
如果当前读取的模拟量值大于存储的最大值，则更新最大值。
4. 存储和监控：将最大值存储在PLC的内存中，并可以在需要时通过HMI （人机界面）或SCADA（监控和数据采集）系统进行查看。
5. 报警和故障检测：如果模拟量超过预设的最大值，可以触发报警或故障检测，以便操作员或维护人员采取适当的措施。
以下是一个简单的例子，使用Ladder Logic语言在Siemens PLC中实现这一功能：
```ladder
// 假设模拟量输入是AI0，最大值存储在D10中
IF AI0 > D10 THEN D10 := AI0;
```
请注意，这只是一个基本示例。
实际应用中，你可能需要考虑滤波、采样时间、安全机制和多个输入通道等问题。
此外，不同的PLC制造商和编程环境可能会有不同的实现方式。
数据采集基础知识重点
A/D基本定义
• 多通道采样
– 同步采样
» 采用多个A/D芯片，不同通道采用同一时钟 » 保证不同通道的采样时间相同（信号同步）
– 轮询采样
» 只采用一个A/D芯片，通过多路转换开关实现不同通道的切 换
» 通道转换时间 » 可以通过外加采样/保持电路保证采样的同步
– 突发模式采样
» 用通道时钟控制通道间的时间间隔 » 用另一个扫描时钟控制两次扫描过程之间的间隔
• CLK与Trigger
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A/D基本定义
• Trigger（触发）：启动、停止或同步采集事件的方法
上升沿触发
下降沿触发 正沿触发
模拟触发
触发 事件
延时触发
预触发
N
中触发
M
后触发
数字触发
M
N N
负沿触发
N
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– NRSE
» 可避免接地回路干扰
– RSE
» 最简单，若信号满足下列条件，可选择RSE输入
➢ 输入信号幅值较大，一般需>1V ➢ 连线比较短，一般<5m ➢ 环境干扰很小或信号屏蔽比较好 ➢ 所有输入信号都与信号源共地
» 否则建议选用差分输入方式
– 总体而言，差分输入方式是比较好的选择
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数据采集基础知识
张斌 北京凌华技术支持部
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内容大纲
开关量和模拟量输入采集技术原理
开关量和模拟量输入采集技术原理概述开关量和模拟量输入采集技术在现代自动化系统中得到了广泛应用。
本文将介绍开关量和模拟量的基本概念，讨论它们的采集技术原理以及应用场景。
开关量输入采集技术原理开关量是指只能具有两种状态的信号，通常用来表示开或关、存在或不存在、触发或不触发等情况。
开关量输入采集技术用来将这些开关状态转换为数字信号，以便计算机或控制器进行处理。
传感器的基本原理开关量输入采集技术的核心是传感器，它能够感知物理或电气量的变化，并将其转换为电信号。
常用的开关量传感器包括按钮、开关、光电开关等。
开关量输入采集电路开关量输入采集电路主要由输入电路和输出电路组成。
输入电路用于将传感器输出的电信号处理成稳定的信号，输出电路用于将输入信号转换为计算机或控制器可以读取的数字信号。
模拟量输入采集技术原理模拟量是指连续变化的信号，其取值范围可以是任意的。
模拟量输入采集技术用来将这些连续变化的信号转换为数字信号，以便计算机或控制器进行处理。
传感器的基本原理模拟量输入采集技术的核心也是传感器，常见的模拟量传感器有温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
这些传感器能够将物理或电气量转换为与之成正比的模拟电信号。
模拟量输入采集电路模拟量输入采集电路主要由传感器、信号调理电路和A/D转换器组成。
传感器将物理或电气信号转换为模拟电信号，信号调理电路对模拟电信号进行放大、滤波和线性化处理，A/D转换器将模拟电信号转换为数字信号。
开关量输入和模拟量输入的应用场景开关量输入和模拟量输入采集技术在各个领域都有广泛的应用。
工业自动化在工业自动化系统中，通过开关量输入采集技术可以实现对设备状态的监测和控制。
例如，通过检测某个设备的开关状态来确定其是否正常工作，从而及时发现故障并采取相应的措施。
模拟量输入采集技术则可以用于测量和监测各种物理量，如温度、压力、流量等。
通过对这些模拟量的采集和处理，可以实现对工艺过程的控制和调节。
环境监测开关量输入采集技术可以应用于环境监测领域，如检测门窗的开关状态、光线的亮暗程度等。
模拟量采集器的使用方法
模拟量采集器的使用方法
模拟量采集器的使用方法可以分为以下步骤：
1. 硬件连接：模拟量采集器需要通过数据采集卡或USB接口与计算机连接。
在连接前需要确认采集器的接口类型和计算机的接口类型是否匹配，并按照说明书将采集器正确连接到计算机。
2. 软件配置：启动模拟量采集器软件，选择正确的设备驱动和通信端口，配置采集参数，如采样率、采样精度、数据格式等。
3. 校准和标定：在采集之前，需要对模拟量采集器进行校准和标定，以确保采集数据的准确性和可靠性。
校准和标定可以通过标准信号源或已知准确度的信号发生器进行。
4. 数据采集和处理：启动数据采集程序，通过模拟量采集器采集数据。
采集的数据可以通过软件进行处理和分析，如滤波、去噪、统计等。
5. 数据存储和传输：将采集和处理后的数据存储到计算机中，可以通过网络或其他通信方式将数据传输到其他设备和系统进行进一步的处理和分析。
6. 维护和保养：定期对模拟量采集器进行维护和保养，包括清洁、除尘、更换磨损部件等，以保证设备的稳定性和使用寿命。
需要注意的是，具体的使用方法可能因不同的模拟量采集器型号和规格而有所不同，使用时应参考设备说明书和相关技术文档。
S7-1200PLC模拟量数据采集及调试
S7-1200PLC模拟量数据采集及调试作为一名自动化工程师，在工控维修或者工控调试中，经常会碰到模拟量信号采集与处理问题。
那什么是模拟量？又该如何采集并处理，结合最近处理一个案例，跟大家分享一下。
模拟量是指一些连续变化的物理量，如电压、电流、压力、速度、流量等信号量。
模拟信号是幅度随时间连续变化的信号，通常电压信号为0~10V，电流信号为4~20mA，可以用PLC的模拟量模块进行数据采集，其经过抽样和量化后可以转换为数字量。
本次分享的是，利用西门子PLC采集压力传感器信号，从安装到调试的全过程。
硬件清单如下：1.西门子PLC一块CPU1214C DC/DC/DC 如下图：2.模拟量输入模块是SM1231 4AIX16 BIT（模拟量4通道）：模拟量输入模块是SM1231 4AIX16 BIT 四线制度压力传感器3.四线制度压力传感器1个，DC24V 4-20MA：压力传感器数据采集，大致需要经过以下5个步骤:（1）压力传感器正确安装，并正常接线：四线压力传感器，24V供电（2线）+2信号线（2线），如下图所示：四线压力传感器接线PLC模块接线传感器插头（2）模拟量通道配置：定义模拟量0通道，IW112采集数据，模拟量配置如下：模拟量0通道配置（3）PLC程序编写：PLC模拟量功能块，西门子博途有现场的功能块，NORM_X和SCALE_X 直接调用就行，如下图，需要注意数据类型.PLC程序（4）现场调试：现场监控PLC程序如调试中，出现了以下情况，压力变送器IW112，采集的数据，超范围太多，需要检查一下压力传感器是否有断线？我这个就是断线，采集的数据不对，如下图：检查线路后，发现有虚接，重新接线后，信号采集正常：如下图：。
模拟量采集滤波方法
模拟量采集滤波方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：模拟量采集是一种常见的工程实践，用于测量和监控物理量。
由于环境和设备的干扰，模拟信号在传输和采集过程中常常受到噪声的影响，为了获得准确、稳定的采集数据，必须采取一定的滤波方法。
本文将介绍几种常见的模拟量采集滤波方法，希望能为工程师们在实际应用中提供一些参考。
一、低通滤波器低通滤波器是最常用的一种滤波器，它能够滤除高频信号，保留低频信号。
在模拟量采集中，常常使用低通滤波器来滤除噪声信号，保留真实信号。
低通滤波器可以采用各种结构，如RC低通滤波器、巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器等。
其实现原理是通过设置截止频率，将高于该频率的信号滤掉，只保留低于该频率的信号。
选择合适的截止频率很关键，一方面要确保噪声尽可能被滤掉，另一方面要确保信号的有效成分不被破坏。
二、中值滤波器中值滤波器是一种非线性滤波器，它采用信号窗口中所有数据的中值来取代当前数据点的数值。
中值滤波器对随机噪声的抑制效果比较好，而且能够保持信号的边缘信息，适用于各种实时信号的滤波处理。
中值滤波器的实现比较简单，只需要将信号数据按大小进行排序，然后取中间值即可。
不过需要注意的是，中值滤波器的延时较大，不适用于对信号的实时性要求较高的场合。
三、滑动平均滤波器滑动平均滤波器是一种简单有效的滤波方法，它通过对一定时间内的数据进行平均处理来降低噪声干扰。
滑动平均滤波器主要分为简单滑动平均和加权滑动平均两种。
简单滑动平均是将一定时间窗口内的信号数据进行累加求和，然后除以窗口长度得到平均值。
加权滑动平均则是对信号数据进行加权处理，根据信号的重要程度不同，给予不同的权重。
滑动平均滤波器的优点是实现简单、操作方便，而且对周期性的噪声有较好的去除效果。
不过需要注意的是，滑动平均滤波器对信号的实时性要求较高，滞后性比较明显。
四、卡尔曼滤波器卡尔曼滤波器是一种递推滤波器，主要用于动态系统的估计和控制。
它结合了系统模型和观测数据，通过对系统状态的估计来去除噪声干扰。
DCS的数据采集与处理技术
DCS的数据采集与处理技术数据采集与处理技术在工业自动化系统中扮演着重要的角色。
而分布式控制系统（DCS）是一种典型的工业自动化系统，使用了先进的数据采集与处理技术。
本文将介绍DCS的数据采集与处理技术，并探讨其在工业领域的重要性。
一、DCS概述分布式控制系统（DCS）是一种在工业生产过程中使用的自动化控制系统。
它通常由多个分散的控制单元组成，控制着不同部分或不同环节的设备。
DCS通过数据采集与处理技术，实时监控和控制各个设备，使整个系统能够高效运行。
二、数据采集技术数据采集技术是DCS中的重要组成部分，其主要功能是收集现场设备的数据并传输到控制中心。
在DCS系统中，常用的数据采集技术包括模拟量信号采集和数字量信号采集。
1. 模拟量信号采集模拟量信号采集是指将实际过程中的模拟量信号转换成数字信号，以便于DCS系统进行处理和控制。
常见的模拟量信号采集设备包括传感器、变送器等。
传感器通过测量实际过程中的物理量（如温度、压力等），将其转换成电信号；而变送器则将传感器采集到的模拟信号进行放大、线性化等处理，并将其转换成标准的模拟量信号。
通过这些设备的协同工作，DCS系统可以实时地获得实际过程中的各种物理量。
2. 数字量信号采集数字量信号采集是指将实际过程中的开关信号（如开关量、报警信号等）转换成数字信号。
常见的数字量信号采集设备包括开关量传感器、编码器等。
这些设备通过检测实际过程中的开关状态，并将其转换成数字信号，以便DCS系统进行处理和控制。
三、数据处理技术数据处理技术是DCS中的核心部分，其主要功能是对采集到的数据进行处理和分析，以实现对生产过程的监控和控制。
1. 实时数据处理实时数据处理是指DCS系统对采集到的数据进行实时处理和分析。
系统会根据事先设定的规则和算法，对数据进行计算、比较、判断等操作，以判断当前的工艺状态，并根据需要发送信号给执行机构进行控制。
实时数据处理在DCS系统的稳定性和可靠性方面起着至关重要的作用，它直接影响到整个系统的运行效果。
数据采集基础知识
内存(Buffer)
4. 数据传输 I/O 指令 DMA 总线主控
中断信号
CPU
5. 中断信号控制
6. A/D 分辨率与数据格式 数据位数 二进制代码或补码 单极性或双极性
7. 隔离与 非隔离
翰渣舵汽糟目哭吸持散酥瞎胜货栅牛沁苫朔沃炕讹捐奖镇缴碗点哭滑赁斌数据采集基础知识数据采集基础知识
乾骚月股接蝉理殉嘲违穗栏轮梨雇锣戎闪煌塞逮吻骇亭伴片草惦膛嚷招否数据采集基础知识数据采集基础知识
A/D基本定义
足够的采样率下的采样结果
过低采样率下的采样结果
才火肺在烹这薄酌衙吞粤赛溜肾液佰絮襟象乙寅呛躺吴婪淖武皱暇缆妖魏数据采集基础知识数据采集基础知识
A/D基本定义
能够正确显示信号而不发生畸变的最大频率叫做Nyquist频率，它是采样频率的一半 信号中所包含的频率高于Nyquist频率的成分，将在直流和Nyquist频率之间发生畸变，称为混叠（alias） 混频偏差（alias frequency） ＝ABS（采样频率的最近整数倍－输入频率） 解决方案 在A/D前加入低通滤波器，将信号中高于Nyquist频率的信号成分滤去 称为抗混叠滤波器
基本定义
A/D：模拟量-数字量转换 把外部电压信号转成计算机能够识别的数字信号 采样频率 Max Sampling Rate (S/s), Sampling Frequency (Hz) 精度(Resolution)：8bit 12bit 14bit 16bit 输入范围(Input Range)(增益)： 同步采样(Simultaneous analog input) 轮询采样(Multiplex analog input) 突发模式采样(Burst mode) 触发模式(Trigger mode) 隔离(Isolation) FIFO ……
模拟量采集的一般方法
模拟量采集的⼀般⽅法
随着我国⼯业⽔平的提.氰，⼯业现场的测量控制越来越吸要，测量的精度，数据的稳定性等指标均有了较⼤的提⾼。
⼀个良好的数据采集卡能够为复杂环境下的数据采集带来很多便利。
的⼀般⽅法
在⼯中⽣产过程中，被测参数，如温度、流量、JI之⼒、液位、速度等都是连续变化的量，称为模拟量。
⽽单⽚机处理的数据只能是数字量，所以数拟在进⼊单⽚机之前，必须把模拟量转换成数字量(也即A/D转换)。
需要⽤到的主要器件有:多路开关、采样保持器、A/D转换器等，其中A/D转换器是核⼼部件。
A/D转换器的种类很多，就位数来分，有8位、10位、12位等，位数越⾼，其分辨率也越⾼，但价格也越贵。
就结构⽽⾔，有⽺⼀的A/D转换器(如ADC0801. AD673等)，有内含多路开关的A/D转换器(如ADC0809. ADC0816均带多路开关)。
随着⼤规模集成电路的发展，⼜⽣产出多功能A/D转换芯⽚，AD363就是它的⼀种典型芯⽚。
其内部具有16路多路开关、数据放⼤器、采样保持器及12位A/D转换器，其⽊⾝就⼰构成⼀个完整的数据采集系统。
近年来，随着微型计算机的⼤量使⽤，出现了许多物美价廉的A/D转换器。
二数据采集基础PPT课件
1）多路分时采集分时输入结构
特点：多路信号共同使用一个采样/保持器和A/D转换器，简 化电路结构，降低成本。
缺点：它对信号的采集是由模拟多路开关分时切换、轮流选 通的，相邻两路信号在时间上依次被采集，因此不能获得同 一时刻的数据，产生时间偏斜误差。
适用：不适用于要求多路信号严格同步采集测试的系统，对 于多数中速和低速测试系统，是一种应用广泛的结构。
9 2019/9/8
多路模拟输入通道 采 集 电 路
采集电路：模拟多路转换开关、采样/保持器、A/D转换器。 多路模拟输入通道：传感器、调理电路、采集电路。
10 2019/9/8
2）多路同步采集分时输入结构
特点：同步采样 在多路转换开关之前, 每个信号通道各加一个采样/保持器， 使多路信号在同一时刻采样，然后由各自的保持器保持采样 信号幅值。
5 2019/9/8
实际的数据采集系统通常需要同时测量多个物理量(或 多个测量点)，多路模拟输入通道可分为集中采集式和分散 采集式两大类型。
7 2019/9/8
1.集中采集式（集中式）
集中式多路模拟通道的典型结构 分时输入结构
多路同步采集 分时输入结构
8 2019/9/8
3 2019/9/8
2.1 数据采集系统的概念及其结构
数据采集的概念：
将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成为数字量 后，由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程，相应 的系统称为数据采集系统。
数据采集系统的组成：
传感器、信号调理设备、数据采集设备、计算机
被 测 物 理 量
非电量
传 感 器
电信号
数据采集站一般由单片机 数据采集装置组成，可独 立完成数据采集和预处理 任务，并将数据传送给上 位机。
数据采集技术
数据采集技术
数据采集系统的基本功能 （8）打印输出：按照时间间隔或人为控制， 将各种数据以表格或图形的形式打印出来。 （9）人机联系：操作人员通过键盘和鼠标 与数据采集系统对话，完成对系统的运行方式、 采样周期等参数设计。
数据采集技术
数据采集系统的结构形式
硬件 系统组成 ｛ 软件 微型计算机数据采集系统 结构形式 ｛ 集散型数据采集系统
数据采集技术
数据采集应用领域 在科技快速发展的今天，数据采集技术已经 被广泛应用于互联网和物联网及分布领域，其 他领域已经发生了重要的变化。列如：卫星、 智能交通(轨道交通、车载黑匣子、汽车点火 系统检测)等
数据采集技术
数据采集应用领域
车载黑匣子
卫星系统
数据采集技术
数据采集系统的结构形式
数据采集技术
•数据采集系统的结构形式 系统的特点：
的基本单元 模板齐全，易组成系统
数据采集技术
数据采集系统的结构形式
数据采集技术
•数据采集系统的结构形式 系统的特点：
①适应能力强 ②可靠性高 ③实时性好 ④对硬件要求不高
数据采集技术
数据采集技术
数据采集的定义
数据采集——指采集温度、压力、电压、电 流、声 音等模拟量，转换成数字量，由计算机进行存储、处 理、打印的过程。
相应的系统称为数据采集系统
数据采集技术
数据采集的作用
①在生产过程中，对工艺参数进行采集、 监测，为 提高质量，降低成本提供信息。 ②在科学研究中，用来获取微观、 动静态信息。
意义：解决靠人不能解决的问题。
数据采集技术
如何采集模拟量和数字量
广州致远电子有限公司
电子测量仪器-数据采集记录仪
图 4 脉冲量信号
2. 如何采集数字量和模拟量
致远电子 DM100、 DP100 数据采集记录仪是一种通用的数据采集设备，通过模块化的设 计构架，为用户提供多样化的数据采集模块， 全面采集直流电压、直流电流、数字量、温 度、湿度等多种传感器信号数据，可实时操作并显示多种测量结果。用户可对采集到的数据 进行自 定义运算处理，并u ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处
2
广州致远电子有限公司
电子测量仪器-数据采集记录仪
图 7 DM100 性能优势资料©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd. 文章源自广州致远电子有限公司，转载或引用请注明出处
图 5 DM100 数据采集记录仪 同时采用智能化的架构设计，由 DM100 主机、DM90PS 电源模块和高精度数据采集模块 组成，单台 DM100 主机可连接 1-10 个数据采集模块，多台级联最多可扩展至 200 个采集 通道， 扩展性强，适合多通道数据采集记录。
图 6 DM 信号测量 DM100 数据采集记录仪，从数据采集、测量运算到存储记录，发挥数据采集记录仪整体 最优的性能。
散的物理量，其表示的信号则为数字信号。数字量是由 0 和 1 组成的信号，经过编码形成有 规律的信号，量化后的模拟量就是数字量。
图 1 数字信号 模拟量
模拟量的概念与数字量相对应，但是经过量化之后又可以转化为数字量。模拟量是在时 间和数量上都是连续的物理量，其表示的信号则为模拟信号。模拟量在连续的变化过程中任 何一个取值都是一个具体有意义的物理量，如温度，电压，电流等。
2火力发电厂分散控制系统(DCS)基本知识
火力发电厂分散控制系统(DCS)基本知识1. 分散控制系统（DCS）分散控制系统，英文名称distributed control system，简称DCS。
可以理解为：集中监视，分散控制的计算机系统。
DCS系统按照功能可以分为：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制系统（简称SCS，有时旁路控制系统BTC和电气控制系统ECS作为SCS 的子功能）、数字电液控制系统（DEH）、汽机保护系统（ETS）。
部分火力发电厂汽机保护系统ETS用PLC来实现、旁路控制系统BTC使用专用控制系统（不包含在DCS系统内）。
DCS系统也可以按照工艺系统来划分。
比如某电厂的DCS系统按工艺系统划分为：一号锅炉控制系统、一号汽机控制系统、二号锅炉控制系统、二号汽机控制系统。
2. 数据采集系统（DAS）数据采集系统，英文名称data acquisition system，简称DAS。
采用数字计算机系统对工艺系统和设备的运行参数进行测量，对测量结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行计算和分析，并提出运行指导的监视系统。
DAS至少有下列功能：?? 显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示等。
制表记录：包括定期记录、事故顺序记录（SOE，毫秒级扫描周期，信号类型为开关量输入DI）、跳闸一览记录等。
? 历史数据存储和检索。
注：操作员站相应时间测试。
3. 模拟量控制系统（MCS）模拟量控制系统，英文名称modulating control system，简称MCS。
是指系统的控制作用由被控变量通过反馈通路引向控制系统输入端所形成的控制系统，也称闭环控制或反馈控制。
其输出量为输入量的连续函数。
火力发电厂模拟量控制系统，是锅炉、汽轮机及其辅助运行参数自动控制系统的总称。
火力发电厂主要自动一般有：协调控制系统、给水控制（汽包水位控制）、炉膛负压控制、送风控制(包含氧量校正)、燃料控制、过热器减温水控制、再热器减温水控制、除氧器水位控制、凝汽器水位控制等。
数据采集复习
1.1 20世纪80年代 数据采集系统有两类：一类是以仪器仪表和采集器、通用接口总线和计算机等构成；第二类是以数据采集卡、标准总线和计算机构成。
1.2数据采集:指将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程。
相应系统称为数据采集系统。
1.3数据采集系统的任务：①采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，得出所需的数据。
②将计算所得出的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监视，其中一部分数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。
1.4评价数据采集系统性能优劣的标准有采样精度和采样速度。
1.5 数据采集系统的基本功能：采集数据，模拟信号处理，数字信号处理，开关信号的处理，二次数据计算，屏幕显示，数据存储，打印输出，人机联系。
1.6数据采集系统主要有硬件和软件组成。
结构形式：①微型计算机数据采集系统②集散型数据采集系统 1.7微型计算机数据采集系统的组成：传感器，模拟多路开关，程控放大器，采样/保持器，A/D 转换器，接口电路，微机及外部设备，定时与逻辑控制电路。
1.8数据处理的类型：①按处理方式：实时（在线）处理、事后（脱机）处理②按处理性质：预处理（剔除误差，标度变换）、二次处理（微分、积分，傅里叶变换） 1.9数据处理的任务：①对采集到的电信号做物理量解释②消除数据中的干扰信号③分析计算数据中的内在特征2.1模拟信号转换成数字信号过程①时间断续②数值断续（量化，编码） 2.2采样过程：一个连续的模拟信号x(t)，通过一个周期性开闭（周期为Ts ，开关闭合时间为τ）的采样开关K 之后，在开关输出端输出一串在时间上离散的脉冲信号xs(nTs )。
2.3采样定理：设有连续信号x(t)，其频谱X(f)，以采样周期TS 采得的信号为xs(nTs )。
采样定理一指出：对一个频率在0～ fc 内的连续信号进行采样，当采样频率为 fs ≥2 fc 时，由采样信号 xs(nTs )能无失真地恢复为原来信号x(t) 。
第2章 数据采集基础知识
x s (nTs ) x(nTs) (t nTs )
n 0
采样定理：连续信号→离散信号
连续时间信号，可以表示为无限多个谐波的叠加。 信号x(t)和频谱X(f)的关系为：
x(t )
i 2ft x ( t ) e dt
X ( f )ei 2ft df
数据采集的概念： 将温度、压力、流量、位移等模拟量采集转换成为数字量后， 由计算机进行存储、处理、显示或打印的过程，相应的系统称 为数据采集系统。
被 测 物 理 量
非电量
传 感 器
电信号
信 号 调 理
模拟 信号
数 据 采 集 设 备
数字 信号
计 算 机
图2.1数据采集系统结构图
微机测控系统
2.1 数据采集系统的概念及其结构
混叠信号消除
采样率必须大于被采样信号频率的两倍。实际应用中，即使已
经确定必须被测的信号有一个最大的频率值，杂散信号可能会
带来比奈奎斯特频率高的频率。这些频率很可能会混杂在需要 的频率范围中，导致错误的结果。 为了保证输入信号的频率全部在给定范围内，需要在采样器和 ADC之间安装一个低通滤波器（可以通过低频信号，削弱高坡
集中采集式
•多路分时采集分时输入结构
2.1 数据采集系统的概念及其结构
分散采集式
•分布式单机数据采集系统的结构
2.1 数据采集系统的概念及其结构
分散采集式
•网络式数据采集结构
2.3 模拟信号的数字化
1 时间断续-采集信号 • 采样间隔Δt，采样点在时域上是分散的。
2 数值断续：
量化：把采样信号xs(nTs)以某个最小数量单位的整倍数来度量，
模拟量传感数据采集的实训方法和步骤
模拟量传感数据采集的实训方法和步骤一、实训目的和背景模拟量传感数据采集是电子信息工程专业中的重要实训内容之一。
通过这个实训，学生可以深入了解模拟量传感器的原理和应用，掌握基本的数据采集方法和技巧，提高自己的实践能力和创新思维。
二、实训设备和材料1.硬件设备：主机、数据采集卡、模拟量传感器、电源线、信号线等。
2.软件工具：LabVIEW软件，或其他支持模拟量数据采集的编程工具。
3.其他材料：电池、万用表等。
三、实训步骤1.硬件连接将模拟量传感器与主机连接。
首先将传感器上的电源线接入电源插座，并将信号线接入主机上的数据采集卡。
注意信号线的连接顺序必须与传感器上标示的顺序一致。
此外，还需要将主机与万用表等其他测试仪器连接起来，以便后续调试和测试。
2.软件配置打开LabVIEW或其他编程软件，并进行相关配置。
首先需要选择正确的数据采集卡型号，并设置相应参数（如采样率、分辨率等）。
然后需要添加相应的模拟量输入通道，并进行校准和测试。
3.编程实现根据实际需求，编写相应的数据采集程序。
在LabVIEW中，可以使用图形化编程工具快速搭建数据采集系统。
首先需要创建一个新的VI （Virtual Instrument），并添加相应的控件和功能模块。
然后需要配置输入通道和采样参数，并将数据存储到文件或数据库中。
4.调试测试在完成程序编写后，需要进行调试和测试。
首先可以使用万用表等测试仪器验证传感器输出是否正确。
然后可以运行程序进行实时数据采集，并对采集结果进行分析和处理。
5.实验报告最后需要撰写实验报告，记录实验过程、结果和分析。
报告应包括以下内容：实验目的、设备材料、方法步骤、数据分析及结论等。
四、注意事项1.硬件连接时要小心谨慎，避免出现接错线或短路等问题。
2.软件配置时要选择正确的设备型号和参数设置，以确保数据采集精度和稳定性。
3.编程实现时要注意代码规范和可读性，以便后续维护和升级。
4.调试测试时要仔细观察并记录各种异常情况，及时排除故障并调整程序。
模拟数据采集
模拟数据采集(八路模拟量)
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一设计思想：
单片机数据采集系统是计算机在工业控制中最为普遍的应用系统¸它的任
务是采集生产过程中的各种工况参数经过处理后送入内存储器,CPU 再对这些参数数据进行分析,运算和处理。
本系统设计一个单片机系统，负责数据的采集和显示，设计一个多路数据输入输出系统，实现8路输入和输出。
采用89C51系列单片机、ADC0809、LCD1602等芯片实现硬件仿真，采用C 语言编程。
最后硬件电路在Proteaus 下仿真实现。
数据采集电路的原理框图1所示。
图1 数据采集电路的原理框图
硬件部分实现对8路数据采集和显示的功能，包括MCS-51单片机、ADC0809、LCD1602；软件部分实现单片机对8路输入数据的采集以及对LCD 的显示操作。
主要设计思想：单片机P1与ADC0809相连，P0与LCD 连接。
模拟信号通过IN0——IN7输入到ADC0809中转换为数字信号，P1获得此值后，经过处理得到每位的数据后，通过P2口写数据到LCD 屏上。
模拟输入通道1 模拟输入通道2
模拟输入通道8
ADC0809
MCS-51 单片机
LCD1062。
模拟量采集与处理
模拟量采集与处理一、模拟量输入电路的组成模拟量输入电路一般主要包括电压形成、低通滤波（ALF）、采样保持（S/H）、多路转换（MPX）以及模数转换（A/D）等功能电路模块。
如图3－1为A/D 式模拟量数据采集系统的结构框图。
（图3—1 A/D式模拟量数据采集系统结构框图）1、电压形成回路在变电所中，远动装置要从变电母线、牵引网馈线等设备上连接的电流互感器（AT）、电压互感器（TV）或其他变换器上取得模拟量信息。
但这些互感器或变换器的二次数值、输入范围对典型的微机RTU电路却不适用，需要降低和变换，具体决定于模拟量输入电路所用的A/D转换器的电压等级。
通常A/D转换器的输入有以下几种电压等级：双极性的为0～±、0～±5V、0～±10V；单极性的为0～5V、0～10V、0～20V等。
2、低通滤波（ALF）回路3、采样保持（S/H）器4、多路转换开关（MPX）5、A/D转换器二、电量变送器1、交流电流变送器交流电流变送器的主要任务就是将交流电流（由电流互感器TA二次送来）变换成额定为5 V的直流电压。
（图3—2 交流电流变送器原理接线图）2、交流电压变送器交流电压变送器的主要任务就是将交流电压（由电压互感器TV二次送来）变换成额定值为5V的直流电压。
交流电压变送器的原理接线如图3—3所示。
（图3—3 交流电压变送器的原理接线如图）４０分3、功率变送器功率变送器是用来测量工频电路中的有功和无功功率，把被测电功率变换成和它成线性关系的直流电压。
流过仪表的平均电流I a为：I a=IT1−IT2T1−T2=I T1−T2T如果让这些开关的动作受电压U的控制，使T1−T2T =KU，那么I a=I T1−T2T=KUI=KP就和功率成正比了。
三、采样及采样保持电路1、采样2、采样方式（1）单一通道的采样方式根据采样点的位置以及采样间隔时间与输入波形在时间上的对应关系，采样方式可以分为异步采样和同步采样。